Вегетативные органы высших растений

Основными органами питания высших растений являются корень и лист.

Главными элементами питания, из которых строится тело растения, являются углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера; также важны для растения металлы — калий, натрий, кальций, магний, железо и многие другие элементы. Некоторые элементы, например, железо, входят в состав тела растения в ничтожных количествах (микроэлементы), но часто играют весьма существенную роль в жизнедеятельности организма.

Из перечисленных элементов только углерод воспринимается листом в виде С02 из воздуха. Все остальные элементы растение получает через корень: кислород и водород — в виде воды (кислород воздуха также воспринимается растением, притом всеми его органами, в процессе дыхания); азот, фосфор, серу — в виде солей соответствующих кислот, водород которых замещен одним из металлов. Все эти соли, находясь растворенными в ничтожных концентрациях в почвенной воде, поглощаются корнем.

Корень, наиболее молодой в филогенезе растений орган, имеет типично цилиндрическую форму. Он обычно более или менее разветвлен (рис. 1).

Формы корня

В корне мы различаем:

1) зону роста,

2) зону всасывания,

3) старую зону корня (рис. 2).

Корень. Зона роста, зона всасывания (покрыта землей) и старая зона

Последняя развита у многолетних растений и состоит в значительной мере из одеревенелых и опробковелых анатомических элементов. Первые две зоны составляют молодую часть корня (рис. 3).
Проростки кукурузы

Растет корень своим кончиком — конусом нарастания, состоящим из так называемой эмбриональной ткани. В клетках ткани идет интенсивный процесс самообновления: они растут и делятся. Клетки эмбриональной ткани молоды, имеют относительно крупные ядра, изодиаметричны (одинакового по всем направлениям размера), покрыты очень тонкими оболочками, не имеют вакуолей. В этих клетках мы находим разные стадии деления.

Конус нарастания прикрыт чехликом. Часть клеток чехлика, возникающих в результате деления клеток, отмирает вследствие трения о частички почвы и взамен их возникают новые; конус нарастания — источник роста и диференцировки всего корня. Рост корня продолжается в течение всей жизни растения с перерывами в зимнее (и засушливое) время года. Выше конуса нарастания деление клеток затухает и идет дальнейшее развитие возникших клеток. Развитие это связано с сильным удлинением клеток, что ведет к быстрому вытягиванию всего органа; по сравнению с той частью кончика, рост которой идет за счет деления клеток, эта часть зоны роста удлиняется значительно интенсивнее (рис. 3). В клетках этой части, которую можно назвать зоной интенсивного, или наибольшего роста, появляются все увеличивающиеся вакуоли.

Зона роста корня, следовательно, состоит из следующих частей:

1) из. чехлика, покрывающего самый кончик корня,

2) из конуса нарастания,

3) из следующей за ним части интенсивного роста, идущего уже не за счет деления, а за счет удлинения клеток в связи с появлением вакуолей. Выше зоны роста ткани диферендируются. Это — всасывающая зона корня. 

В этой зоне, как видно из рис. 4, можно различить главные ткани: покровную, основную и проводящую. Покровная ткань этой части корня (кожица, эпидермис) лежит на границе корня и внешней среды; через нее поглощаются вещества в процессе питания. В отличие от покровной ткани стебля и листа, а также от старой части корня, кожица всасывающей зоны состоит из клеток с нежной, тонкой целлюлозной оболочкой, проницаемой для воды и растворов солей. Клеточки кожицы образуют выросты (рис. 3 и 5), постепенно удлиняющиеся и достигающие в длину от 0,15 мм до 1 см. Это так называемые корневые волоски, которые, плотно прилегая к частичкам почвы, увеличивают всасывающую (питающую) поверхность корня в 5 — 6, а иногда и в 20 раз. Каждый корневой волосок представляет собой вырост одной клетки покровной ткани.

Возникая в виде маленьких бугорков у начала всасывающей зоны на расстоянии 1,5 — 3 мм (иногда больше) от чехлика (рис. 3), корневые волоски занимают небольшую часть поверхности корня (несколько сантиметров). Выше этой границы начинается их отмирание, намечающее переход к старой части корня.

По мере роста кончика корня возникают новые корневые волоски на ранее голых частях зоны роста, а на задних, более высоко расположенных частях зоны всасывания идет их отмирание.

Таким образом, по мере роста кончика корня его питающая зона,, составляя огромную поверхность соприкосновения с окружающей почвой, все время продвигается в ее толще, приходя в соприкосновение с новыми частичками.

Под покровной тканью лежит основная ткань, или паренхима (первичная кора), составляющая основную массу корня.

Клетки ее изодиаметричны и рыхло соединены между собой (рис. 4).

Поперечный срез корня на уровне зоны всасывания

Летом в клетках основной ткани откладываются запасные вещества, используемые растением следующей весной. У некоторых (двухлетних) культурных растений, например, у моркови, свеклы и др., таких запасов откладывается особенно много.

Основная ткань корня этих растений развивается особенно сильно.

Центральная часть корня занята проводящей тканью, которая, возникая в начале зоны всасывания (зоны диференцировки тканей), тянется через все растение, проводя питательные вещества от корня вверх, а от листьев — вниз, к корню.

В проводящей ткани (центральном цилиндре корня) мы видим разные анатомические элементы, составляющие две хорошо различимые группы: древесину — ксилему и луб — флоэму. Главные элементы луба и древесины характеризуются удлиненной, трубчатой формой. Древесина состоит из более широких трубок и проводит воду с растворенными в ней солями (восходящий ток). На поперечном срезе (рис. 4 и 5) видно, что древесина расположена радиальными участками, в промежутках между которыми расположен, также радиусами, луб, проводящий органические вещества из листьев (нисходящий ток).

Поперечный срез древесины

В старой части корня уже нет корневых волосков; покровная ткань ее пробковеет и утолщается, образуя у многолетних растений кору, сходную с корой стебля (ствола). Роль этой части корня, как и стебля, состоит главным образом в проведении питательных веществ (восходящий ток и нисходящий ток).

Надо отметить, что корень, являясь важным органом питания всего растения, избирательно поглощает из почвы неорганические вещества в соответствии с природой того или иного растения. Корень — орган гетеротрофный; он питается и растет, потребляя приносимые ему из .листьев по флоэме органические вещества.

Лист также является органом питания растения — питания автотрофного путем фотосинтеза.

В эволюции растительного мира лист более давнего происхождения, чем корень. Кроме превращения неорганических веществ в органические, лист играет также важную роль как орган транспирации — испарения воды. Значение испарения воды можно оценить, если сопоставить, с одной стороны, ничтожное количество питательных солей, поступающих в растение с почвенной водой через корень, а с другой стороны — огромную массу тела старых деревьев, возникшую за счет этих солей. При таком сопоставлении становится ясным, какие огромные количества воды должны были пройти, благодаря испаряющей деятельности листьев, через тело столетнего дуба или другого обитателя леса. В листе идет, таким образом, сложный газообмен со средой. В этом газообмене, кроме поступления С02 и выведения кислорода в процессе фотосинтеза, кроме испарения воды, играет роль и газообмен, связанный с дыханием. Однако, как уже сказано, все органы растения выполняют эту функцию, которая, следовательно, не является специфической функцией листа. Специальных органов дыхания у растения нет.

Сказанному выше соответствует и морфология листа.

Лист состоит из пластинки и черешка, который иногда может и отсутствовать (рис.6).

разнообразные формы листьев

Пластинчатая форма этого органа увеличивает поверхность соприкосновения его с воздухом, поверхность испаряющую, улавливающую лучистую (световую) энергию и воспринимающую основное питательное вещество — С02. Общая поверхность листьев у больших старых деревьев огромна.

В типичном листе имеются те же три ткани, что и в корне, — покровная, основная и проводящая. Однако функция их иная, а потому и строение их резко отличается от тканей корня.

Покровная ткань листа состоит обычно из одного слоя таблитчатых клеток, плотно соединенных между собой, живых, прозрачных и прикрывающих лист со всех сторон. Оболочки этих клеток имеют неодинаковую толщину и неодинаковый состав. Наружные оболочки утолщены и, сливаясь между собой, образуют сплошной покров, так называемую кутикулу, или надкожицу (рис. 7). Кутикула пропитана кутином (кутинизирована) — веществом, делающим ее непроницаемой для газов и для воды (сходно с пробкой). В кожице листа образуются отверстия, ведущие во внутренние ткани листа, ограниченные особыми клетками.

Поперечный срез листа бука.

Эти образования (рис. 7 и 8) называются устьицами и состоят из .двух клеток полулунной формы, между которыми имеется межклеточное пространство — щель устьица. Клетки, образующие устьице, называются замыкающими. Они отличаются от остальных клеток эпидермиса не только полулунцой формой, но и наличием хлоропластов. Все остальные клетки эпидермиса бесцветны и хлоропластов не содержат. Благодаря особому устройству оболочек этих клеток, они могут изменять свою форму и суживать щель устьица (иногда до полного замыкания) или же расширять ее, тем самым уменьшая или увеличивая транспирацию, в зависимости от степени сухости, температуры воздуха, степени инсоляции и других условий внешней среды.

Строение устьица в кожице тимьяна Thymus serpylum.

У большинства наземных растений устьица расположены на эпидермисе, покрывающем нижнюю поверхность листа. У водяных растений с плавающими листьями они расположены только на верхней поверхности листа.

Количество этих микроскопических образований чрезвычайно велико (в среднем 100 — 300 на 1 мм2, часто значительно больше). Таким образом, общая поверхность щелей устьиц, через которые идет газообмен, колоссальна, несмотря на наличие изолирующего покрова в виде кутикулы. Эпидермис защищает нежные внутренние ткани листа.

Главную массу листа составляет его основная ткань, паренхима- мякоть листа (мезофилл).

Отличительной особенностью основной ткани листа является наличие в ее клетках хлоропластов. У высших растений хлоропласты, в отличие от водорослей, весьма однообразны по форме: они представляют собой округлые или овальные образования и потому их часто называют хлорофилловыми зернами. Хлорофилловые зерна являются живыми образованиями, возникшими в цитоплазме клетки.

В основной ткани листа можно различить так называемую палисадную, или столбчатую, паренхиму, расположенную под верхним эпидермисом; ниже лежит губчатая паренхима.

Палисадная паренхима характеризуется вытянутыми перпендикулярно к поверхности листа столбчатыми клетками, плотно прилегающими друг к другу, содержащими большое количество хлорофилловых зерен, маскирующих цитоплазму и ядро.

Палисадная паренхима состоит из небольшого числа клеточных слоев, большей частью от одного до трех. Тесное соединение клеток между собой й наличие большого количества хлоропластов свидетельствуют о том, что в этой, обращенной к свету ткани идет интенсивный фотосинтез.

Клетки губчатой паренхимы более разнообразны: они бывают округлой, овальной, иногда неправильной формы. Они соединены между собой рыхло, с межклеточными пространствами, часто значительных размеров (это и дало повод назвать эту часть паренхимы губчатой).

Межклетники губчатой паренхимы представляют систему соединенных между собой полостей, наполненных воздухом и сообщающихся с внешней средой через устьица. Количество хлорофилловых зерен в клетках губчатой паренхимы значительно меньше, чем в клетках палисадной паренхимы. Благодаря меньшему количеству хлоропластов и большому количеству воздуха внутри губчатой ткани нижняя поверхность листа имеет более бледную, по сравнению с верхней, окраску. Наличие разнообразных волосков на нижней стороне часто усиливает эту разницу в окраске листа.

Проводящая ткань листа образует в нем разнообразно расположенную, часто сильно разветвленную систему «жилок» (рис. 9).

Проводящая ткань листа

Крупные жилки представляют собой группы, пучки трубчатых элементов древесины и луба. По мере разветвления жилок количество проводящих трубок в каждой жилке-ветви уменьшается. Последние, тончайшие веточки, распределяясь по всему листу, состоят из одного-двух элементов проводящей ткани. Они снабжают небольшие группки клеток, которые в свою очередь обмениваются между собой. Древесинная часть жилки снабжает водой все клеточки листа; лубяная часть уносит из листа так или иначе переработанные продукты фотосинтеза.


Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний

Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины.

Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован...


Практические занятия вирусы

Занятие 1-е. Методы вирусологических исследований.

Вопросы для обсуждения: 1. Особенности биологии вирусов. 2. Принципы классификации вирусов. 3. Вирион, его строение, размеры и химический состав. 4. Микроскопические методы изучения морфологии вирусов. 5. Методы культивирования вирусов на культурах клеток, куриных эмбрионах, лаб...


Препараты для профилактики и лечения вирусных заболеваний

Препараты для профилактики и лечения оспы. Оспенная вакцина сухая — Vaccinum variolae siccum является живой вакциной. В зависимости от субстрата, на котором культивируют вирус, различают дермальную (культивирование на коже животных), тканевую (культивирование в клеточных культурах) и яичную или ововакцину (культивирование на куриных эмбрионах).

Возбудители основных вирусных заболеваний

Возбудитель оспы. Возбудитель оспы является одним из самых крупных вирусов (200—350 нм). Этот вирус может быть обнаружен в оптическом микроскопе при применении специальных методов окраски (тельца Пашена).

При натуральной оспе в эпителиальных клетках обнаруживаются внутриклеточные включения — тельца Гуарниери.



Категория: Эволюция растительного мира
Просмотров: 26 | Теги: морфология листа растений, лист высших растений, Вегетативные органы растений, корень высших растений, Высшие растения, высшие растения биология, морфология корня растений